Arago fait ses études à l'École polytechnique de Paris. À vingt-trois ans, il est élu membre de l'Académie des sciences et nommé professeur de géométrie analytique et de géodésie à l'École polytechnique. En optique, Arago est un adepte de la théorie ondulatoire. Avec J.B Biot, il détermine l'indice de réfraction de l'air et d'autres gaz. En 1825, il est chargé avec Pierre Louis Dulong de déterminer la tension de la vapeur d'eau à des pressions dépassant 30 atm. Ses autres études sont consacrées à l'astronomie, au magnétisme et à la polarisation de la lumière. Il détermine, par exemple, le diamètre des planètes et a expliqué entre autres la scintillation des étoiles à l'aide du phénomène des interférences.